(57)【要約】【課題】  従来よりも優れた耐剥離性能を付与できるグリース組成物、並びに耐剥離性に優れ耐久性を向上させた空気圧縮機用転がり軸受を提供する。【解決手段】  回転軸心を通るようにシリンダ室が設けられ、前記回転軸心を中心として回転する回転シリンダと、前記シリンダ室の内壁と直接接触して往復直線運動するピストンと、前記ピストンを保持し前記回転シリンダの回転軸心から偏心した回転中心を中心として回転するピストンを保持する部材を収容するとともに流体の入口と流体の出口とを備える空気圧縮機の前記ピストンに連結するコンロッドを支承する転がり軸受に、酸化防止剤と、カルボン酸、カルボン酸塩、エステル系化合物及びアミン系化合物から選択される２種以上からなる防錆剤とを合計でグリース全量の１〜１０質量％、かつ、それぞれ単独で０．５〜９．５質量％含有し、更に耐剥離添加剤を含有するグリース組成物を封入する。【選択図】  図２
2006137877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機のピストンに連結するコンロッドを支承する転がり軸受に封入されるグリース組成物であって、
酸化防止剤と、カルボン酸、カルボン酸塩、エステル系化合物及びアミン系化合物から選択される２種以上からなる防錆剤とを合計でグリース全量の１〜１０質量％、かつ、それぞれ単独で０．５〜９．５質量％含有し、更に耐剥離添加剤を含有することを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
耐剥離添加剤として、金属ジチオカルバメートをグリース全量の１〜１０質量％含有することを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
【請求項３】
耐剥離添加剤として、カーボンブラックをグリース全量の２〜１０質量％含有することを特徴とする請求項１記載のグリース組成物。
【請求項４】
回転軸心を通るようにシリンダ室が設けられ、前記回転軸心を中心として回転する回転シリンダと、前記シリンダ室の内壁と直接接触して往復直線運動するピストンと、前記ピストンを保持し前記回転シリンダの回転軸心から偏心した回転中心を中心として回転するピストンを保持する部材を収容するとともに流体の入口と流体の出口とを備える空気圧縮機の前記ピストンに連結するコンロッドを支承する転がり軸受であって、
請求項１〜３の何れか１項に記載のグリース組成物を封入してなることを特徴とする空気圧縮機用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を吸入圧縮して送り出す空気圧縮機において、ピストンのコンロッドを支承する転がり軸受、並びに前記転がり軸受に封入されるグリース組成物に関し、特に潤滑寿命を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラントや産業機械等では、空気を圧縮して送風する空気圧縮機が広く使用されている。図１はその一例を示す断面図であるが、空気圧縮機は、プーリ１１に外部からの回転力が伝達されると、プーリ１１に連結しているクランクシャフト１２が偏心しながら回転し、コンロッド９を通じてピストン１０を図中上下動させ、シリンダ室にて流入空気を圧縮して送り出す一連の動作を繰り返し行なう。
【０００３】
また、コンロッド９とクランクシャフト１２との間には転がり軸受８が介挿されている。この転がり軸受８はメンテナンスに有利であることから、例えば図２に断面図にて示すような密封玉軸受が代表的である。図示される密封玉軸受は、外周面に内輪軌道１が形成された内輪２と、内周面に外輪軌道３が形成された外輪４との間に、複数の転動体である玉５を保持器７により転動自在に保持してなり、更に潤滑のためにグリース組成物（図示せず）を内輪２と外輪４との間の軸受空間に充填し、シール部材６で封止して構成されている。
【０００４】
しかし、空気圧縮機ではクランクシャフト１２が偏心して回転するため、転がり軸受８には変動荷重が加わり、しかも比較的低速で回転するため、軌道面と転動体との界面における油膜の形成状態が悪くなりやすく、もともと剥離を起こしやすい状況にある。
【０００５】
また、空気圧縮機では、空気を圧縮する際に空気中に含まれる水分が結露し、水滴となってコンロッド９を伝わって転がり軸受８に至り、更にはシール部材６の隙間から軸受内部に浸入することがある。浸入水分は、封入されているグリース組成物を軟化させる他にも、分解反応を起こして水素イオンを発生し、水素イオンが軸受鋼材中に侵入して水素脆性による白色組織変化を伴った剥離を引き起こす。このような剥離を抑制するために、潤滑剤を工夫したものが種々知られており、例えば潤滑剤の水素イオン濃度を下げるために、ｐＨを７〜１３に高めたグリース組成物を封入することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−７２１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、空気圧縮機用転がり軸受は、剥離が発生し易い状況にあり、しかも空気圧縮機の高性能化のために運転条件の厳しさが増すことは十分に予測されるため、耐剥離性を含めて更なる耐久性の改善要求は必至である。そこで、本発明は、従来よりも優れた耐剥離性能を付与できるグリース組成物、並びに耐剥離性に優れ耐久性を向上させた空気圧縮機用転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は以下に示す空気圧縮機用転がり軸受及び封入グリースを提供する。
（１）空気圧縮機のピストンに連結するコンロッドを支承する転がり軸受に封入されるグリース組成物であって、
酸化防止剤と、カルボン酸、カルボン酸塩、エステル系化合物及びアミン系化合物から選択される２種以上からなる防錆剤とを合計でグリース全量の１〜１０質量％、かつ、それぞれ単独で０．５〜９．５質量％含有し、更に耐剥離添加剤を含有することを特徴とするグリース組成物。
（２）耐剥離添加剤として、金属ジチオカルバメートをグリース全量の１〜１０質量％含有することを特徴とする上記（１）記載のグリース組成物。
（３）耐剥離添加剤として、カーボンブラックをグリース全量の２〜１０質量％含有することを特徴とする上記（１）記載のグリース組成物。
（４）回転軸心を通るようにシリンダ室が設けられ、前記回転軸心を中心として回転する回転シリンダと、前記シリンダ室の内壁と直接接触して往復直線運動するピストンと、前記ピストンを保持し前記回転シリンダの回転軸心から偏心した回転中心を中心として回転するピストンを保持する部材を収容するとともに流体の入口と流体の出口とを備える空気圧縮機の前記ピストンに連結するコンロッドを支承する転がり軸受であって、
上記（１）〜（３）の何れか１項に記載のグリース組成物を封入してなることを特徴とする空気圧縮機用転がり軸受。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のグリース組成物は、特定の防錆剤と、酸化防止剤及び耐剥離添加剤とを組み合わせて含有するため、水分が混入しても、水素脆性による白色組織変化を伴う剥離を起こし難く、これを封入した空気圧縮機用転がり軸受の耐久寿命を大幅に改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に関して参照して詳細に説明する。
【００１１】
本発明において空気圧縮機用転がり軸受自体の構成、構造には制限が無く、例えば、図２に示した密封玉軸受を例示することができる。そして、この密封玉軸受には、下記に示すグリース組成物が封入される。
【００１２】
基油は、その種類は制限されるものではないが、鉱油系潤滑油及び合成潤滑油を好適に使用することができる。鉱油系潤滑油としては、パラフィン系鉱物油、ナフテン系鉱物油またはこれらの混合油を使用することができ、中でも、減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものが好ましい。合成油系潤滑基油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン、等のアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル・アセチルシノレート等のジエステル油、あるいはトリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、更にはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンベラルゴネート、ペンタエリスリトール−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールベラルゴネート等のポリオールエステル油、更にはまた、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油等が挙げられる。エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテル等のポリグリコール、あるいはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油等が挙げられる。その他にも、パーフルオロアルキルエーテル等のフッ素系油も使用できる。中でも、高温、高速での潤滑性能及び寿命を考慮すると、合成潤滑油が含有されていることが好ましく、特にエステル油、エーテル油が含有されていることが好ましい。また、コスト面からは鉱油系潤滑油が含有されていることが好ましい。
【００１３】
また、基油は、４０℃における動粘度が２０〜１００ｍｍ２／ｓであることが好ましい。基油動粘度が２０ｍｍ２／ｓ（４０℃）未満では油膜の形成が不十分で剥離を起こしやすくなり、１００ｍｍ２／ｓ（４０℃）を越えるとトルクが上昇して発熱が大きくなる。
【００１４】
増よう剤は、ゲル構造を形成し、基油をゲル構造中に保持する能力があれば、特に制約はない。例えば、リチウム石けん、カルシウム石けん、ナトリウム石けん、アルミニウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウムコンプレックス石けん、ナトリウムコンプレックス石けん、バリウムコンプレックス石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の金属石けん類、ベントナイト、クレイ等の無機化合物、モノウレア化合物、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ウレタン化合物、ナトリウムテレフタラメート等の有機化合物が挙げられ、これらをそれぞれ単独で、あるいは適宜組み合わせて使用することができる。中でも、リチウム石けんが好ましい。
【００１５】
増ちょう剤の配合量は、グリース全量の３〜４０質量％、好ましくは５〜２５質量％とする。グリースの配合量が３質量％未満ではグリース状態を維持することが困難となり、４０質量％を越えるとグリースが硬すぎて十分な潤滑性能を発揮することができない。また、混和ちょう度は２２０〜３９５が好ましく、２６５〜３５０がより好ましい。混和ちょう度が２２０未満ではグリースが硬すぎて十分な潤滑性能が期待できず、３５０を越えるとグリースが漏洩しやすくなる。
【００１６】
本発明のグリース組成物では、酸化防止剤と、カルボン酸、カルボン酸塩、エステル系化合物及びアミン系化合物から選択される２種以上からなる防錆剤とを、合計でグリース全量の１〜１０質量％、かつ、それぞれ単独で０．５〜９．５質量％となるように添加する。酸化防止剤とこれらの防錆剤とを組み合わせて使用することにより、特に優れた酸化防止効果及び防錆効果が得られる。従って、添加量が、単独及び合計で上記の値を満足しないと所期の目的が達せられない。
【００１７】
酸化防止剤としては、アミン系の酸化防止剤が好ましく、中でも下記の一般式（Ｉ）で表されるα−ナフチルアミン類及び一般式（II）で表されるジフェニルアミン類が好ましい。これらは、それぞれ単独でも、適宜組み合わせて使用することができる。
【００１８】
【化１】
2006137877.tif 000003
【００１９】
一般式（Ｉ）において、Ｒ１は水素原子または下記一般式Ａで表される基であり、好ましくは一般式Ａで表される基である。
【００２０】
【化２】
2006137877.tif 000004
【００２１】
一般式Ａにおいて、Ｒ４は水素原子または炭素数１〜１６の直鎖または分岐アルキル基であり、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基である。尚、プロピル基以降は、直鎖でも分岐していてもよい。中でも、炭素数８〜１６の分岐アルキル基が好ましい。
【００２２】
また、一般式（II）において、Ｒ２、Ｒ３は同一でも異なっていてもよく、各々水素原子または直鎖または分岐の炭素数１〜１６のアルキル基である。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基である。尚、プロピル基以降は、直鎖でも分岐していてもよい。中でも、炭素数８〜１６の分岐アルキル基が好ましい。尚、Ｒ２、Ｒ３の一方または双方が水素原子の場合は、それ自身の酸化によりスラッジとして沈降する場合がある。
【００２３】
一方、防錆剤の各々の具体例を挙げると、カルボン酸及びカルボン酸塩として、モノカルボン酸ではステアリン酸等、ジカルボン酸ではアルキルまたはアルケニルコハク酸及びその誘導体、ナフテン酸、アビエチン酸、ラノリン脂肪酸、アルケニルコハク酸のカルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛等の金属塩が挙げられ、特にアルケニルコハク酸及びナフテン酸亜鉛が好ましい。
【００２４】
エステル系化合物として、多価アルコールのカルボン酸部分エステルではソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ペンタエリスリットモノオレエート、コハク酸ハーフエステル等が挙げられ、特にソルビタンモノオレエート及びコハク酸ハーフエステルが好ましい。
【００２５】
アミン系化合物として、Ｎ−ｎ−ブチル−ｐ−アミノフェノール、４，４−テトラメチル−ジ−アミノジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ−ジサリチリデン−１，２−プロピレンジアミン、あるいはアルコキシフェニルアミン、二塩基性カルボン酸の部分アミド等のアミン誘導体等が挙げられる。
【００２６】
グリース組成物には、更に耐剥離添加剤が添加される。好ましくは、ＺｎＤＴＣ（亜鉛ジチオカルバメート）等の金属ジチオカルバメートをグリース全量の１〜１０質量％の割合で添加する。この金属ジチオカルバメートは、極圧剤としての機能も備える。また、耐剥離添加剤としてカーボンブラックをグリース全量の２〜１０質量％の割合で添加してもよい。カーボンブラックを添加することにより軸受に通電性が付与され、グリース組成物に水分が混入しても、電気分解により水素イオンの発生が抑えられ、白色組織変化を伴う剥離を抑えることができる（特開２００２−１９５２７７号公報参照）。尚、カーボンブラックは、分散性を考慮すると、粒径１０〜３００ｎｍのものが好ましい。
【００２７】
また、グリース組成物には、リン系やジチオリン酸亜鉛、有機モリブデン化合物等の極圧剤、脂肪酸や動植物油等の油性向上剤、ベンゾトリアゾール等の金属不活性化剤等を、本発明の目的を損なわない程度で添加することができる。
【００２８】
本発明のグリース組成物は、酸化防止剤と、特定の組み合わせの防錆剤と、耐剥離添加剤とを含有することで、後述される実施例にも示されるように、他の添加剤を用いた場合に比べて格段に優れた耐剥離性能が得られ、これを封入した空気圧縮機用転がり軸受は耐久性に優れたものとなる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００３０】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
表１に示す配合にて試験グリースを調製し、試験グリースについて下記に示す剥離試験を行った。結果を表１に併記する。
（剥離試験）
単列深溝玉軸受（内径３５ｍｍ、外径７２ｍｍ、幅１７ｍｍ）に、純水を４％混入させた試験グリースを４．０ｇ封入して試験軸受を作製した。そして、この試験軸受を実機の空気圧縮機を想定した試験機に組み込み、ラジアル方向の変動荷重を与えながら、室温雰囲気下、回転数７００ｒ／ｍｉｎ−１にて連続回転させ、規定の振動値を上回った時点、または規定時間に達した場合に試験を終了した。また、試験後、試験軸受を分解して剥離の有無を確認した。試験は各６回行ない、下記式から剥離発生確率を算出した。
剥離発生確率（％）＝〔剥離発生数／試験数（＝６）〕×１００
【００３１】
【表１】
2006137877.tif 000005
【００３２】
表１から、本発明に従い、酸化防止剤、防錆剤及び耐剥離剤を含有する各実施例の試験グリースを封入することにより、耐剥離性を向上できることが判る。これに対し、本発明の規定外の防錆剤であるバリウムスルフォネートを含有する比較例１の試験グリース、並びに耐剥離添加剤を含有しない比較例２の試験グリースを封入しても、耐剥離性を十分に改善できない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】空気圧縮機の一例を示す断面図である。
【図２】空気圧縮機用転がり軸受の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  内輪軌道
２  内輪
３  外輪軌道
４  外輪
５  玉
６  シール部材
７  保持器
【図１】
2006137877.tif 000006
【図２】
2006137877.tif 000007